Alles über Magnetismus

Übersicht

Das Erdmagnetfeld

Um die Erde herum befindet sich ein Magnetfeld, welches uns vor kosmischer Strahlung schützt. Obwohl einige Menschen etwas anderes behaupten, ist die eine Wirkung des Erdmagnetfelds auf den Menschen nicht bewiesen. Es gibt zwei Theorien, wie das Erdmagnetfeld entstanden sein soll:

1. Durch die Bewegung der elektrisch leitfähigen Schmelze im Erdinneren, wird ein elektrischer Strom hervorgerufen, von dem das Magnetfeld der Erde ausgeht.
2. Durch die Gravitation von Mond wird das Magma so beeinflusst, dass es tendenziell immer etwas hinter der Umdrehungsgeschwindigkeit des Erdkerns zurückbleibt. Infolgedessen reiben zwei Materialbereiche verschiedener Konsistenz aneinander. Durch diese Reibung entsteht elektrischer Strom, welcher das Erdmagnetfeld hervorruft.

Elektromagnet

Ein stromdurchflossener Leiter bildet ein Magnetfeld. Die Richtung des Magnetfeldes lässt sich mit der Rechte-Hand-Regel bestimmen.

Man umfasst den Leiter so, dass der Daumen vom Plus-/ zum Minuspol zeigt (technische Stromrichtung, d.h. gegen den Elektronenfluss). Die Finger zeigen dann die Richtung des Magnetfelds an.

Die Stärke dieses Magnetfeldes H lässt sich mit folgender Formel berechnen:

H=I*n/l

I ist die Stromstärke, n die Anzahl Windungen und l die Länge des gesamten Drahts. 

Lorentzkraft

Die Lorentzkraft ist eine Kraft auf eine bewegte Ladung im Magnetfeld.

Die Kraft ist umso größer, je stärker das Magnetfeld ist und je schneller sich das Teilchen bewegt.

Um die Richtung der Ablenkung zu bestimmen, kann man die Drei-Finger-Regel verwenden.
An der rechten Hand spreizt man Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger so ab, dass sie die drei Achsen eines Koordinatensystems bilden. Der Daumen wird in Richtung der technischen Stromrichtung gehalten, der Zeigefinger in Richtung der Magnetfeldlinien. Der Mittelfinger zeigt nun in Richtung der Lorentz-Kraft, für ein positives Teilchen.

Der Elektromotor

Elektromotor bezeichnet einen elektromechanischer Wandler, der elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.

Funktionsweise:

Elektromotoren bestehen aus einem Stator, in dessen Magnetfeld ein mehrpoliger Anker aus Eisen drehbar gelagert ist. Der Anker aus Eisen trägt dabei mehrere Wicklungen aus Kupferdraht. Fliesst nun in einer der Drahtwicklungen des Ankers Strom, erfährt der Anker im Magnetfeld eine Ablenkung und wird somit in Drehung versetzt. Um diese Drehung bei zu halten, wird der Stom nach einer halben Drehung durch den zweiten Kupferdraht geleitet, der Anker wird dadurch umgepolt und wieder abgestossen. Damit ist eine kontinuierliche Drehbewegung gewährleistet.